[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines lufttechnischen Geräts zum
Klimatisieren eines Raumes eines Gebäudes oder dergleichen, wobei Zuluft mit Temperaturen
in den Raum eingebracht wird, die eine vorgebbare Zuluftminimaltemperatur nicht unterschreiten,
das Gerät einen ersten und einen zweiten Luftkanal zum Führen von Außenluft, Zuluft,
Abluft, Fortluft und/oder Umluft aufweist, die Luftkanäle eine Querverbindung besitzen
sowie wärmetechnisch mittels einer Wärmerückgewinnungseinrichtung koppelbar sind und
mittels mindestens einer einstellbaren Verschlusseinrichtung verschließbar oder teilweise
oder ganz zu öffnen sind und dabei die Querverbindung ganz geöffnet oder teilweise
oder ganz geschlossen wird, und ein Bypass vorgesehen ist, der mittels einer einstellbaren
Verschlussvorrichtung verschließbar oder ganz oder teilweise zu öffnen ist.
[0002] Ein derartiges Verfahren geht aus der nicht vorveröffentlichten
DE 10 2008 063 555 A1 hervor. Beim Betreiben eines derartigen lufttechnischen Geräts wird Außenluft angesaugt
und dem Raum zugeführt. Ferner wird Abluft dem Raum entnommen und als Fortluft an
die Umgebung abgegeben. Aus energetischen Gründen ist die Wärmerückgewinnungseinrichtung
vorgesehen, um - zum Beispiel im Winter - der warmen Abluft Wärme zu entziehen und
diese der kalten eingebrachten Außenluft zuzuführen, um Letztere vorzuwärmen, bevor
sie in den Raum gelangt. Bei zumindest teilweise geöffneter Querverbindung ist ein
Umluftbetrieb realisiert. Dabei wird vorzugsweise zumindest ein Anteil der Abluft
in den Raum zurückgeführt, insbesondere der Außenluft zugemischt. Um die Zulufttemperatur,
also die Temperatur der in den Raum eingebrachten Luft, nicht unter eine Mindesttemperatur
fallen zu lassen, wodurch im Aufenthaltsbereich des Raumes ein Diskomfort auftreten
kann, weist das lufttechnische Gerät zur thermischen Nachbehandlung einen Nacherhitzer
auf. Die Zuluft wird beispielsweise nach Durchströmen der Wärmerückgewinnungseinrichtung
durch den Nacherhitzer geleitet und auf eine Temperatur erwärmt, die im Aufenthaltsbereich
des Raums als angenehm empfunden wird. Diese Nacherhitzung der Luft ist insbesondere
dann erforderlich, wenn die Wärmerückgewinnungseinrichtung wegen Einfrierens mit einem
Bypass umfahren werden muss und daher ihre wärmeübertragende Funktion nicht weiter
übernehmen kann. Das Problem des Einfrierens der Wärmerückgewinnungseinrichtung kann
ebenfalls durch einen Erhitzer gelöst werden, der die Abluft vor dem Durchströmen
durch die Wärmerückgewinnungseinrichtung zusätzlich erwärmt oder der die Außenluft
vorwärmt, bevor sie durch die Wärmewirkgewinnungseinrichtung geleitet wird.
[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, keinen Diskomfort im Raum auftreten zu
lassen und überdies ein Einfrieren der Wärmerückgewinnungseinrichtung zu vermeiden.
Insbesondere dann, wenn feuchte, warme Abluft durch der Wärmerückgewinnungseinrichtung
zugeführte kalte Außenluft stark abgekühlt wird, ist die Gefahr eines Kondensierens
und Gefrierens in der Wärmerückgewinnungseinrichtung gegeben. Die genannte Aufgabe
soll mit möglichst geringem Aufwand bewältigt werden.
[0004] Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass - ausgehend von ganz geöffneten Luftkanälen
und geschlossener Querverbindung sowie ganz geöffnetem Bypass - bei abnehmenden Außenlufttemperaturen
zunächst mittels der Verschlussvorrichtung der Bypass soweit geschlossen wird, dass
die Zuluft die Zuluftminimaltemperatur nicht unterschreitet und anschließend bei noch
weiter sinkenden Außentemperaturen die Verschlusseinrichtung die Luftkanäle soweit
schließt und dadurch die Querverbindung soweit öffnet, dass die Temperaturen der Fortluft
eine vorgebbare Fortluftminimaltemperatur nicht unterschreitet, wobei gleichzeitig
mittels der Verschlussvorrichtung der Bypass so eingestellt wird, dass weiterhin die
Zuluft die Zuluftminimaltemperatur nicht unterschreitet. Durch diese Maßnahmen ist
im Ganzjahresbetrieb sichergestellt, dass der Raum, insbesondere der Aufenthaltsbereich
des Raumes, ein angenehmes Raumklima aufweist, wobei gleichzeitig ein Einfrieren der
Wärmerückgewinnungseinrichtung verhindert ist. Der Außenluftvolumenstrom wird bei
sehr kalten Außenluftbedingungen sukzessive (insbesondere kontinuierlich) reduziert,
wobei stets im ganzjährigen Lüftungs-/Klimatisierungsbetrieb angenehme Zulufttemperaturen
vorherrschen, da die Zuluft die vorgebbare Zuluftminimaltemperatur nicht unterschreitet.
Die Reduzierung des Außenluftvolumenstroms bei extrem niedrigen Außentemperaturen
entspricht hierbei einem natürlichen Nutzerverhalten bei einer Fensterlüftung und
begrenzt den Lüftungswärmebedarf. Demnach hilft dieses Vorgehen eine installierte
Spitzenheizleistung entsprechend niedrig auszulegen. Aufgrund der Erfindung ergeben
sich wesentliche Vorteile beim Betrieb des lufttechnischen Geräts. So kann auf eine
geräteinterne Nacherhitzung/Erhitzung (hierunter ist nicht die Wärmerückgewinnungseinrichtung
zu verstehen) ganzjährig verzichtet werden, das heißt, das Gerät benötigt keine Heiz-
und/oder Kühleinrichtung und auch keine Fremdenergie, wie sie zum Beispiel für den
zum Stand der Technik erläuterten Nacherhitzer oder Erhitzer benötigt werden würde.
Auf Gerätekomponenten, wie den erwähnten Nacherhitzer beziehungsweise Erhitzer, kann
daher verzichtet werden. Damit liegt ein einfach aufgebautes und damit preiswertes
Gerät vor. Ferner wird - wie bereits erwähnt - ein Einfrieren der Wärmerückgewinnungseinrichtung
ganzjährig sicher vermieden, das bedeutet, dass 100% der Zeit ein Lüftungs-/Klimatisierungsbetrieb
ermöglicht ist. Die Zulufttemperatur wird ganzjährig - wie erläutert - zumindest auf
Zuluftminimaltemperatur gehalten, das heißt, die Temperatur sinkt nicht unter die
Zuluftminimaltemperatur, so dass ein thermischer Komfort - unabhängig von der Außentemperatur
- gewährleistet ist. An extrem kalten Tagen wird der Außenluftstrom durch das erfindungsgemäße
Vorgehen automatisch reduziert und damit Energie eingespart. Es wird ferner die maximal
mögliche Energie an der Wärmerückgewinnungseinrichtung zurückgewonnen (begrenzt durch
die Grenzwerte der Zuluftminimaltemperatur und der Fortluftminimaltemperatur). Demzufolge
wird das Lüftungsgerät, das insbesondere als dezentrales Lüftungsgerät ausgebildet
ist, ohne Nacherhitzer beziehungsweise Erhitzer betrieben. Es kann beispielsweise
für 600 m
3/h Außenluft ausgelegt sein. Die Wärmerückgewinnungseinrichtung kann insbesondere
einen Rückwärmgrad von 83% aufweisen. Die Raumtemperatur beträgt ganzjährig 22°C,
wobei - bei Bedarf - eine installierte Heizung im Raum mit aktiv ist. Die Heizung
ist ein Raumbestandteil und gehört nicht dem lufttechnischen Gerät an. Die Zuluftminimaltemperatur
bildet einen Grenzwert von beispielsweise 17°C; die Fortluftminimaltemperatur bildet
einen Grenzwert von beispielsweise 2°C. Alle vorstehenden Werte sind beispielhaft,
jedoch besonders bevorzugt.
[0005] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Gerät - bis auf den
gegebenenfalls erfolgenden Betrieb der Wärmerückgewinnungseinrichtung - keine thermische
Behandlung der jeweiligen Luft vornimmt. Hierauf wurde vorstehend schon hingewiesen,
das heißt, das Gerät arbeitet ohne Fremdenergie für das Heizen oder Kühlen, ist also
heizeinrichtungsfrei, beispielsweise ohne den zum Stand der Technik erwähnten Nacherhitzer
oder Erhitzer, wobei unter "ohne Fremdenergie für das Heizen oder Kühlen" beziehungsweise
"heizeinrichtungsfrei" nicht die Funktion der Wärmerückgewinnungseinrichtung verstanden
wird. Neben der Wärmerückgewinnungseinrichtung ist demzufolge keine weitere Einrichtung
zum Heizen und/oder Kühlen im Gerät vorhanden.
[0006] Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass im Raum zumindest zeitweise eine
Raumheizung betrieben wird. Diese sorgt bei entsprechend niedrigen Außentemperaturen
für eine hinreichende Temperierung des Raumes, wodurch ferner sichergestellt ist,
dass die Abluft derart temperiert ist, dass ihre Wärmeenergie mittels der Wärmerückgewinnungseinrichtung
der Außenluft im hinreichenden Maße zugeführt werden kann (kalte Jahreszeit). In der
warmen Jahreszeit ist es auch möglich, dass warme Außenluft mittels der Wärmerückgewinnungseinrichtung
durch die Abfuhr von in der Temperatur niedrigerer Abluft gekühlt wird und demzufolge
mit niedrigerer Temperatur in den Raum eingebracht wird.
[0007] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einstellen der Verschlusseinrichtung
und/oder der Verschlussvorrichtung gesteuert und/oder geregelt erfolgt/erfolgen. Insbesondere
ist vorgesehen, dass der ganzjährige Betrieb des lufttechnischen Geräts mittels einer
entsprechenden Regeleinrichtung automatisch durchgeführt wird. Demzufolge werden die
Verschlusseinrichtung und die Verschlussvorrichtung stufenlos im Regelbetrieb gefahren,
wobei einzuhaltende Parameter, wie die vorgebbare Zuluftminimaltemperatur und die
vorgebbare Fortluftminimaltemperatur durch Regelung eingehalten werden. Um entsprechende
Luftströme im Gerät zu führen, ist mindestens eine Luftstromfördereinrichtung vorgesehen,
die vorzugsweise ebenfalls gesteuert und/oder geregelt arbeitet. Die erwähnte Regeleinrichtung
kann in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Größe des von der Luftfördereinrichtung
geförderten Volumenstroms regeln. Vorzugsweise sind zwei Luftfördereinrichtungen vorgesehen,
wobei jedem Luftkanal eine zugeordnet ist. Beide Luftfördereinrichtungen werden vorzugsweise
mittels der Regeleinrichtung geregelt, die auch die Verschlusseinrichtung und die
Verschlussvorrichtung regelt.
[0008] Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass mittels an der Steuer- und/oder
Regeleinrichtung angeschlossenen Sensoren die Temperatur der Zuluft und die Temperatur
der Abluft ermittelt und in Abhängigkeit der ermittelten Temperaturen die Verschlusseinrichtung
und/oder die Verschlussvorrichtung eingestellt wird/werden. Dies wird bevorzugt mittels
der erwähnten Regeleinrichtung vorgenommen. Die Zuluftminimaltemperatur und/oder die
Fortluftminimaltemperatur stellt jeweils im Falle eines Regelvorgangs einen Sollwert
dar, auf den der jeweilig zugehörige Istwert geregelt beziehungsweise begrenzt wird.
[0009] Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Bypass als Zuluftbypass und/oder
als Abluftbypass wirkend verwendet wird. Beide Bypässe, die alternativ oder auch beide
zusammen vorgesehen sein können, dienen dazu, die Wärmerückgewinnungseinrichtung nicht,
teilweise oder ganz zu umgehen. Die Anordnung ist vorzugsweise derart getroffen, dass
ein Abschnitt des ersten Luftkanals einen Außenluftkanal bis zur Wärmerückgewinnungseinrichtung
bildet und dass - von der Wärmerückgewinnungseinrichtung ausgehend - ein weiterer
Abschnitt des ersten Luftkanals einen Zuluftkanal bildet, der Luft in den Raum einbringt.
Ein Abschnitt des zweiten Luftkanals bildet einen Abluftkanal, der Raumluft aus dem
Raum abführt und bis zur Wärmerückgewinnungseinrichtung leitet. Ab der Wärmerückgewinnungseinrichtung
bildet ein Abschnitt des zweiten Luftkanals einen Fortluftkanal, der Luft in die Außenumgebung
ableitet. Sofern ein Umluftbetrieb gefahren wird, bilden entsprechende, vom Raum ausgehende,
bis zur Querverbindung führende Abschnitte der beiden Luftkanäle Umluftkanäle. Die
Ausbildung des Bypasses als Zuluftbypass sieht vor, dass dieser den Außenluftkanal
mit dem Zuluftkanal verbindet. Die Ausbildung des Bypasses als Abluftbypass sieht
vor, dass dieser den Abluftkanal mit dem Fortluftkanal verbindet.
[0010] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Querverbindung -
zur Strömungsrichtung der Außenluft betrachtet - stromaufwärts zur Wärmerückgewinnungseinrichtung
ausgebildet ist. Die Querverbindung verbindet demzufolge Außenluftkanal und Fortluftkanal.
[0011] Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zuluftminimaltemperatur
im Bereich von 15°C bis 21 °C liegt, insbesondere etwa 17°C beträgt. Für die Fortluftminimaltemperatur
ist vorzugsweise ein Wert > 0°C, insbesondere etwa 2°C vorgesehen.
[0012] Die Erfindung betrifft ferner ein lufttechnisches Gerät zum Klimatisieren eines Raumes
eines Gebäudes oder dergleichen, mit einem ersten und einem zweiten Luftkanal, einer
Querverbindung zwischen den Luftkanälen, einer Wärmerückgewinnungseinrichtung, einer
Verschlusseinrichtung, einem Bypass, einer Verschlussvorrichtung und einer Steuer-
und/oder Regeleinrichtung und Sensoren zur Temperaturermittlung, zur Durchführung
des vorstehenden Verfahrens.
[0013] Ferner betrifft die Erfindung einen Raum eines Gebäudes oder dergleichen, mit einem
vorstehend erläuterten lufttechnischen Gerät oder mit einem lufttechnischen Gerät,
betrieben nach dem vorstehend erwähnten Verfahren.
[0014] Vorzugsweise ist - nach einer Weiterbildung des die Erfindung betreffenden Raums
- vorgesehen, dass der Raum mindestens eine Raumheizung aufweist.
[0015] Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen,
und zwar zeigt:
- Figur 1
- eine schematische Längsschnittansicht durch ein lufttechnisches Gerät,
- Figur 2
- das lufttechnische Gerät der Figur 1 in einem ersten Betriebszustand,
- Figur 3
- das lufttechnische Gerät der Figur 1 in einem zweiten Betriebszustand,
- Figur 4
- das lufttechnische Gerät der Figur 1 in einem dritten Betriebszustand,
- Figur 5
- das lufttechnische Gerät der Figur 1 in einem vierten Betriebszustand,
- Figur 6
- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines lufttechnischen Geräts,
- Figur 7
- ein weiteres Ausführungsbeispiel eines lufttechnischen Geräts,
- Figur 8 bis 12
- Diagramme zur Arbeitsweise des lufttechnischen Geräts der Figur 1.
[0016] Die Figur 1 zeigt ein lufttechnisches Gerät 1, das sich in einem Raum 2 eines Gebäudes
oder dergleichen befindet. Eine Fassade 3 des Raumes 2 weist eine Öffnung 4 auf, an
die das raumlufttechnische Gerät 1 angeschlossen ist beziehungsweise die von dem raumlufttechnischen
Gerät 1 mit einem Endbereich durchsetzt wird.
[0017] Das lufttechnische Gerät 1 weist innerhalb eines nicht näher dargestellten Gehäuses
einen ersten Luftkanal 5 sowie einen zweiten Luftkanal 6 auf. Beiden Luftkanälen 5
und 6 ist eine Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 zugeordnet. Der erste Luftkanal 5
weist eine Außenluftöffnung 8 sowie eine Zuluftöffnung 11 auf. Der zweite Luftkanal
6 weist eine Abluftöffnung 9 sowie eine Fortluftöffnung 10 auf. Aus der Figur 1 ist
erkennbar, dass insofern der erste Luftkanal von der Außenluftöffnung 8 bis zur Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 führt und von dort - versetzt - von der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 bis zur
Zuluftöffnung 11. Dementsprechend führt der zweite Luftkanal 6 von der Abluftöffnung
9 bis zur Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 und - versetzt - von der Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 bis zur Fortluftöffnung 10. Außenluftöffnung 8 und Fortluftöffnung 10 liegen außerhalb
des Raumes 2 und führen an die Außenatmosphäre. Die Abluftöffnung 9 und die Zuluftöffnung
10 liegen innerhalb des Raumes 2. Die Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 führt Luftströme
der Luftkanäle 5 und 6 derart, dass diese sich vorzugsweise kreuzen oder vorzugsweise
eine Gegenstromsituation vorliegt und dabei ein Wärmeübergang stattfindet. Strömungstechnisch
sind die beiden Luftkanäle 5 und 6 voneinander getrennt. Ein Abschnitt des ersten
Luftkanals zwischen der Außenluftöffnung 8 und der Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 bildet einen Außenluftkanal 12. Ein weiterer Abschnitt des ersten Luftkanals 5 zwischen
der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 und der Zuluftöffnung 11 bildet einen Zuluftkanal
13. Ein Abschnitt des zweiten Luftkanals 6 zwischen der Abluftöffnung 9 und der Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 bildet einen Abluftkanal 14 und ein weiterer Abschnitt des zweiten Luftkanals 6
zwischen der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 und der Fortluftöffnung 10 bildet einen
Fortluftkanal 15. Im Außenluftkanal 12 kann sich zwischen der Außenluftöffnung 8 und
der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 ein Luftfilter 16 befinden (optional). Ferner
kann sich im Abluftkanal 14 - ebenfalls optional - zwischen der Abluftöffnung 9 und
der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 ein Luftfilter 17 befinden. Im ersten Luftkanal
5 ist eine Luftfördereinrichtung 18 und im zweiten Luftkanal 6 eine Luftfördereinrichtung
19 angeordnet. Beide Luftfördereinrichtungen 18, 19 sind vorzugsweise als Ventilatoren
20, 21 ausgebildet. Bevorzugt befindet sich die Luftfördereinrichtung 18 im Zuluftkanal
13 und die Luftfördereinrichtung 19 im Fortluftkanal 15.
[0018] Mittels eines Bypasses 22, der als Zuluftbypass 23 ausgebildet ist, lässt sich die
Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 strömungstechnisch von der Außenluft umgehen. Der
Zuluftbypass 23 führt demzufolge vom Außenluftkanal 12 zum Zuluftkanal 13. Er lässt
sich mittels einer einstellbaren Verschlussvorrichtung 24 verschließen oder ganz oder
teilweise öffnen. Die Verschlussvorrichtung 24 ist vorzugsweise als Luftklappe 25
ausgebildet, die in der aus der Figur 1 hervorgehenden Stellung den Bypass 22 verschließt.
Optional befindet sich im Zuluftkanal 13 und im Abluftkanal 14 ein Schalldämpfer 26,
dessen Kulisse 27 für beide Luftkanäle 5 und 6 wirksam ist. Außenluftöffnung 8, Abluftöffnung
9, Fortluftöffnung 10 und Zuluftöffnung 11 weisen Luftleitelemente 28 auf, die insbesondere
Kurzschlussluftströme vermeiden, also ein Überströmen von Luft aus der Zuluftöffnung
11 in die Abluftöffnung 9 beziehungsweise von der Fortluftöffnung 10 in die Außenluftöffnung
8.
[0019] Der erste Luftkanal 5 ist mit dem zweiten Luftkanal 6 über eine Querverbindung 29
verbunden, die mittels einer einstellbaren Verschlusseinrichtung 30 verschließbar
oder teilweise oder ganz zu öffnen ist. Die Verschlusseinrichtung 30 ist als Doppelluftklappe
31 ausgebildet. Die Querverbindung 29 befindet sich vorzugsweise in einem Abschnitt
des Außenluftkanals 12, der von der Außenluftöffnung 8 bis zum Luftfilter 16 beziehungsweise
- wenn kein Luftfilter 16 vorhanden ist - bis zur Verschlusseinrichtung 24 führt.
dementsprechend liegt die Querverbindung 29 im Fortluftkanal 15 zwischen Fortluftöffnung
10 und Luftfördereinrichtung 19 beziehungsweise - wenn dort keine Luftfördereinrichtung
19 angeordnet ist - zwischen Fortluftöffnung 10 und Wärmerückgewinnungseinrichtung
7.
[0020] Grundsätzlich ergibt sich folgende Funktion: Außenluft AU wird von der Luftfördereinrichtung
18 angesaugt, sodass sie in die Außenluftöffnung 8 eintritt, den möglicherweise vorhandenen
Luftfilter 16 durchströmt, die Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 durchsetzt und nach
Passieren des Schalldämpfers 26 aus der Zuluftöffnung 11 als Zuluft ZU in den Raum
2 eintritt. Mittels der Luftfördereinrichtung 19 wird Raumluft als Abluft AB aus dem
Raum 2 angesaugt, die die Abluftöffnung 9 passiert, sich am Schalldämpfer 26 entlang
bewegt, optional den Luftfilter 17 durchsetzt, dann durch die Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 mit einem Wärmetausch mit der entsprechenden Luft des ersten Luftkanals 5 hindurchtritt
und nach Passieren des Fortluftkanals 15 aus der Fortluftöffnung 10 als Fortluft FO
nach außen austritt. Weist die Verschlussvorrichtung 24 nicht die aus der Figur 1
hervorgehende Geschlossenstellung auf, sondern wird der Bypass 22 zumindest teilweise
geöffnet, so wird im entsprechenden Maße die Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 umgangen.
[0021] In der Figur 1 weist die Verschlusseinrichtung 30 eine die Querverbindung 29 verschließende
Stellung auf. Wird die Verschlusseinrichtung 30 teilweise geöffnet, kann weiterhin
Außenluft AU im entsprechenden Umfang den Außenluftkanal 12 und Fortluft FO im entsprechenden
Umfang den Fortluftkanal 15 passieren, jedoch tritt auch Fortluft FO durch die entsprechend
geöffnete Querverbindung 29 in den Außenluftkanal 12 ein, sodass sich eine Vermischung
mit der dort strömenden Außenluft AU ergibt. Wird die Querverbindung 29 ganz geöffnet,
so weist die Verschlusseinrichtung 30 eine Stellung auf, die den Außenluftkanal 12
und den Fortluftkanal 15 vollständig nach außen verschließen. Die Verschlussvorrichtung
24 kann aus ihrer aus der Figur 1 hervorgehenden Schließstellung derart weit verlagert
werden, dass sie den Bypass 22 vollständig öffnet, wobei sie dann derart weit in den
Außenluftkanal 12 eingetreten ist, dass sie diesen komplett verschließt.
[0022] Gemäß Figur 1 weist das raumlufttechnische Gerät 1 eine nur schematisch angedeutete
Regeleinrichtung 32 auf, mit der die Stellungen der Verschlussvorrichtung 24 und der
Verschlusseinrichtung 30 geregelt werden. Diese Regelung erfolgt in Abhängigkeit verschiedener
Parameter des raumlufttechnischen Geräts 1, insbesondere in Abhängigkeit einer Zuluftminimaltemperatur
T
zu SOLL und einer Fortluftminimaltemperatur T
FO GRENZ, d.h., diese Minimaltemperaturen sollen von der Zuluft ZU und von der Fortluft FO
nicht unterschritten werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung 32
auch die von den Luftfördereinrichtungen 18 und/oder 19 geförderten Luftströme im
Volumenstrom regelt. Die Anordnung ist vorzugsweise derart getroffen, dass beide Luftfördereinrichtungen
18 und 19 einen gleichgroßen Volumenstrom fördern, um keinen Über- oder Unterdruck
im Raum 2 zu schaffen.
[0023] Die erfindungsgemäße Vorgehensweise der Betriebsführung des raumlufttechnischen Geräts
1 wird nachstehend anhand der Figuren 2 bis 5 näher erläutert. Zunächst wird die Betriebsführung
insbesondere im Sommer, also bei hinreichend hohen Außentemperaturen, die insbesondere
größer als T
ZU SOLL sind, betrachtet. Im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel soll T
ZU SOLL beispielsweise den Wert 17°C betragen, d.h., die Regeleinrichtung 32 ist bestrebt,
die Zuluft ZU mit mindestens 17°C in den Raum 2 einzubringen. Liegen diese vorstehend
genannten warmen Außentemperaturen vor, so wird - gemäß Figur 2 - der Zuluftbypass
23 vollständig geöffnet und die Verbindung des Außenluftkanals 12 zur Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 geschlossen. Durch das Umfahren der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 gelangt Außenluft
AU in den Raum, wobei die Zulufttemperatur T
ZU gleichgroß wie die Außenlufttemperatur T
AU ist. Die Verschlusseinrichtung 30 verschließt die Querverbindung 29 vollständig,
sodass in den Raum 100% Außenluft und 0% Umluft gelangt. In einer weiteren Ausführungsform
kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass die Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 auch im Sommer bei warmen Außentemperaturen, insbesondere bei extrem hohen Außentemperaturen,
genutzt wird, d.h., der Bypass 22 wird mittels der Verschlussvorrichtung 24 geschlossen
oder teilweise geschlossen und es erfolgt ein Wärmetausch, d.h., die kühlere Abluft
AB kühlt mittels der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 die wärmere Außenluft AU herunter.
Da jedoch oftmals nur eine geringe Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur T
AU der Außenluft und der Temperatur T
AB der Abluft vorliegt, ergibt sich gegenüber dem energetischen Gewinn des Wärmetauschs
ein erhöhter Energieverbrauch durch den Druckverlust der betriebenen Wärmerückgewinnungseinrichtung
7, sodass der Einsatz der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 stets abzuwägen ist. In
dem Regelungsbeispiel der Diagramme der Figuren 8-12 liegt dieses Regelverhalten bei
Außentemperaturen T
AU > 17°C vor.
[0024] Unterschreitet die Temperatur T
AU der Außenluft die vorgebbare Zuluftminimaltemperatur T
ZU SOLL (zum Beispiel 17°C), so beginnt die Verschlussvorrichtung 24 zu schließen, wobei
der Grad des Schließens von der Regeleinrichtung 32 bestimmt wird. Es sei in diesem
Zusammenhang noch erwähnt, dass die Regeleinrichtung über Temperatursensoren verfügt,
um insbesondere die Temperatur der Zuluft ZU und die Temperatur der Fortluft FO zu
bestimmen. Durch das teilweise Schließen der Verschlussvorrichtung 24 - so wie es
sich aus der Figur 3 ergibt - entnimmt der Anteil der Außenluft AU, der durch die
Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 strömt, der ebenfalls durch die Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 strömenden Abluft AB Wärme, d.h., durch diese Wärme wird die zugeführte Außenluft
AU erwärmt, sodass die Zuluft ZU, die nach der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 aus
der Zuluftöffnung 11 in den Raum 2 strömt, entsprechend erwärmt wird. Hierbei ist
zu beachten, dass sich die in den Raum 2 gelangende Zuluft ZU aus zwei Teilvolumenströmen
zusammmenmischt, nämlich den Volumenstrom, der die Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 passiert und dem Volumenstrom, der durch den Bypass 22 strömt. Die Regeleinrichtung
32 sorgt dafür, dass sich die Zuluft ZU auf T
ZU SOLL, also 17°C, erwärmt und mit dieser Temperatur in den Raum 2 eintritt. Wie der Figur
3 zu entnehmen ist, befindet sich die Verschlusseinrichtung 30 immer noch in ihrer
die Querverbindung 29 komplett verschließenden Stellung, sodass 100% Außenluft und
0% Umluft gewährleistet ist. Diese vorstehend erwähnte Regelstrategie wird über einen
weitreichenden Temperaturbereich der Außenluft AU zielführend von der Regeleinrichtung
32 durchgeführt. Bei einem entsprechend hohen Rückwärmgrad der Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 kann diese Regelstrategie mit dem Ergebnis, dass T
ZU SOLL den gewünschten Wert, zum Beispiel 17°C, nicht unterschreitet, selbst bei Minusgraden
der Außenluft AU aufrechterhalten bleiben. In dem Regelungsbeispiel der Diagramme
der Figuren 8-12 liegt dieses Regelverhalten im Bereich der Außentemperaturen von
- 3°C < T
AU < 17°C vor.
[0025] Erreicht die Fortlufttemperatur T
FO nach dem Durchströmen der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 bei noch weiter sinkenden
Außentemperaturen T
AU den kritischen Grenzwert T
FO GRENZ von hier angenommenen 2°C, so beginnt - gemäß Figur 4 - die Verschlusseinrichtung
30 einen Anteil der Fortluft FO der Außenluft AU beizumischen, sodass die Beziehung
T
FO = T
FO GRENZ erhalten bleibt. Zugleich wird die Verschlussvorrichtung 24 derart geregelt, dass
T
ZU SOLL nicht unterschritten wird. Die aus der Stellung der Verschlussvorrichtung 30 resultierende
Reduzierung der Leistung der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 wird - sofern der Bypass
22 nicht komplett geschlossen ist - von der Stellung der Verschlusseinrichtung 30
kompensiert. Die Figur 5 zeigt eine erreichte Grenzregelstellung, d.h., hier ist nur
noch ein Umluftbetrieb gegeben, wobei die Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 zu 100%
im Einsatz ist, da der Bypass 22 geschlossen ist. Die Verschlusseinrichtung 30 hat
eine Stellung eingenommen, in der die Querverbindung 29 vollständig geöffnet ist und
sowohl der Außenluftkanal 12 als auch der Fortluftkanal 15 vollständig nach außen
geschlossen sind.
[0026] Bei jedem der vorstehend erwähnten Regelbereiche mit entsprechenden Stellungen der
Verschlussvorrichtung 24 und der Verschlusseinrichtung 30 ergibt sich stets ein stabiler
Regelzustand, sodass ganzjährig gewährleistet ist, dass die Zuluft ZU die vorgebbare
Zuluftminimaltemperatur T
ZU SOLL nicht unterschreitet und dass die Temperatur der Fortluft FO die vorgebbare Fortluftminimaltemperatur
T
FO GRENZ nicht unterschreitet. Bei den beispielhaft angenommenen Werten von T
ZU SOLL = 17°C ist ein angenehmer Komfort in der Aufenthaltszone des Raumes 2 gegeben. Die
Fortluftminimaltemperatur T
FO GRENZ mit 2°C stellt sicher, dass es nicht zu einem Einfrieren der Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 kommt. Das erläuterte Regelverfahren erfolgt kontinuierlich durchgeführt, d.h.,
die entsprechenden Parameter werden kontinuierlich den Erfordernissen entsprechend
angepasst. Durch das erfindungsgemäße Regelverfahren wird der Außenluftvolumenstrom
bei extrem kalten Außenluftbedingungen entsprechend weit reduziert, wobei dennoch
ein ganzjähriger Lüftungs-/Klimatisierungsbetrieb bei hinreichenden Zulufttemperaturen
ermöglicht ist. Die Reduzierung des Außenluftvolumenstroms bei extremen Außentemperaturen
entspricht hierbei einem natürlichen Nutzerverhalten bei Fensterlüftung und begrenzt
den Lüftungswärmebedarf und hilft demnach eine installierte Spitzenheizleistung entsprechend
reduziert vorzunehmen. In dem Regelungsbeispiel der Diagramme der Figuren 8-12 liegt
dieses Regelverhalten bei Außentemperaturen T
AU < - 3°C vor.
[0027] Bei allen Ausführungsbeispielen ist stets sichergestellt, dass der Raum 2 eine Raumheizung
37 aufweist. Diese gehört nicht zum lufttechnischen Gerät 1 und wird in Abhängigkeit
von der Raumlufttemperatur betrieben. Die Regeleinrichtung 32 wirkt nicht auf die
Raumheizung ein. Alternativ ist jedoch ein Einwirken möglich. Insbesondere ist vorgesehen,
dass stets eine Raumtemperatur von 22°C vorliegt.
[0028] Insgesamt ergeben sich aufgrund der Erfindung folgende Vorteile: Durch die entsprechende
Steuerung/Regelung der Einrichtungen des lufttechnischen Geräts 1 kann auf eine geräteinterne
Erhitzung/Nacherhitzung ganzjährig verzichtet werden. Ein Einfrieren der Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 ist ganzjährig sicher vermieden. Die Zulufttemperatur kann ganzjährig auf T
ZU SOLL nach unten begrenzt werden, d.h., ein thermischer Komfort ist gewährleistet unabhängig
von der jeweiligen Außentemperatur. An extrem kalten Tagen wird der Außenluftstrom
automatisch reduziert und damit Energie gespart. Es wird zeitgleich die maximal mögliche
Energie an der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 zurückgewonnen (begrenzt durch die
Grenzwerte T
FO GRENZ und T
ZU SOLL).
[0029] Die Figur 6 betrifft ein weiteres Ausführungsbeispiel eines raumlufttechnischen Geräts
1, dass sich von dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 nur dadurch unterscheidet, dass
die Verschlusseinrichtung 30 nicht von einer einzigen Doppelluftklappe 31 gebildet
ist, sondern dass die Doppelluftklappe 31' der Verschlusseinrichtung 30 nur zum Öffnen
und Schließen der Querverbindung 29 vorgesehen ist, jedoch den Außenluftkanal 12 und
den Fortluftkanal 15 nicht vollständig verschließen kann. Zum Verschließen des Außenluftkanals
12 beziehungsweise des Fortluftkanals 15 sind separate Verschlusseinrichtungen 33
und 34 vorgesehen, die vorzugsweise ebenfalls als Doppelluftklappen 35 und 36 ausgebildet
sind. Ansonsten gilt die Beschreibung zum Ausführungsbeispiel der Figuren 1-5 bei
dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 entsprechend.
[0030] Beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Figur
6 vorgesehen, die Luftfördereinrichtung 19 nicht im Fortluftkanal 15, sondern im Abluftkanal
14 unterzubringen. Ansonsten gilt die Beschreibung entsprechend wie beim Ausführungsbeispiel
der Figur 6 beziehungsweise Figuren 1-5.
[0031] Die Figuren 8 bis 12 zeigen verschiedene Diagramme, wobei auf der Abszisse jeweils
die Temperatur T
AU der Außenluft im Bereich von - 20°C bis + 30°C aufgetragen ist. Die Diagramme der
Figuren 8 bis 12 gelten für ein Außenluftvolumenstrom V
AU = 600m
3/h, einem Rückwärmgrad der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 von WG = 83%, einer Fortluftminimaltemperatur
T
FO GRENZ von 2°C und einer Zuluftminimaltemperatur T
ZU SOLL = 17°C.
[0032] Die Figur 8 zeigt auf der Ordinate die Temperatur in °C, wobei verschiedene Kennlinien
die Temperatur der Abluft T
AB, die Temperatur der Zuluft T
ZU und die Temperatur der Fortluft T
FO verdeutlichen. Für die Temperatur der Fortluft T
FO gilt für eine Außenlufttemperatur T
AU unter - 3°C, dass das raumlufttechnische Gerät 1 die Temperatur der Fortluft sicher
auf + 2°C hält, um das Einfrieren der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 zu vermeiden.
Für den Temperaturverlauf (T
ZU) der Zuluft gilt, dass unter einer Außenlufttemperatur von 17°C die das raumlufttechnische
Gerät 1 die Zulufttemperatur T
ZU sicher auf 17°C regelt. Für die Temperatur T
AB der Abluft gilt ein Wert von 22°C, der durch die Heizung im Raum 2 (Raumheizung 37)
bereitgestellt wird. Ab einer Außenlufttemperatur T
AU = 24°C steigt die Raumtemperatur an.
[0033] Das Diagramm der Figur 9 weist auf der Ordinate die Klappenstellung K in % auf, wobei
hier die Luftklappen der Verschlussvorrichtung 24 und der Verschlusseinrichtung 30
gemeint sind. Die Verschlussvorrichtung 24 ist dem Bypass 22 zugeordnet und im Diagramm
mit B (Bypassklappe) gekennzeichnet. Die Verschlusseinrichtung 30 ermöglicht einen
Umluftbetrieb, sodass im Diagramm der Figur 9 ein U für Umluftklappe verwendet ist.
Es ist erkennbar, dass unter einer Außentemperatur T
AU = - 3°C das raumlufttechnische Gerät die Fortlufttemperatur T
FO sicher auf + 2°C hält, um das Einfrieren der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 zu
vermeiden. Zeitgleich dazu wird die Zulufttemperatur T
ZU mit 17°C erhalten, ohne dass eine Heizeinrichtung mit Fremdenergie im lufttechnischen
Gerät 1 vorhanden ist. Bypassklappe und Umluftklappe werden entsprechend von der Regeleinrichtung
32 gesteuert. Unter T
AU = 17°C regelt das raumlufttechnische Gerät 1 die Temperatur der Zuluft T
ZU sicher auf 17°C mit der Bypassklappe B.
[0034] Um den Außenluftstrom bei niedrigen Temperaturen (< - 3°C) weiter zu gewährleisten,
können in einer Weiterführung der Regelung die Ventilatorvolumenströme angehoben werden.
[0035] Die Figur 10 zeigt auf der Ordinate eine Leistung, nämlich die Leistung der Wärmerückgewinnungseinrichtung
7. Es ist erkennbar, dass unter einer Außenlufttemperatur T
AU = - 3°C die Temperatur der Fortluft T
FO und die Temperatur der Zuluft T
ZU sicher geregelt werden. Dies bedeutet bei einem Volumenstrom der Außenluft AU von
600m
3/h, dass die Leistung der Wärmerückgewinnungseinrichtung 7 etwa 4kW beträgt. Ferner
ist erkennbar, dass unter einer Außenlufttemperatur T
AU = 17°C die Verschlussvorrichtung 24 so verstellt wird, dass die Wärmerückgewinnungseinrichtung
7 genutzt wird.
[0036] Das Diagramm der Figur 11 zeigt auf der Ordinate den Wärmebedarf im Raum 2. Es ist
erkennbar, dass unter T
AU = - 3°C der Lüftungswärmebedarf durch eine Reduzierung des Volumenstroms geringer
wird. Unter einer Außenlufttemperatur T
AU = 17°C wird die Temperatur der Zuluft begrenzt, d.h., es liegt ein konstanter Lüftungswärmeverlust
von 1kW vor, der durch die Personenlasten von sich im Raum 2 befindlichen Personen
kompensiert wird. Schließlich ist für Außenlufttemperaturen T
AU gleich 22°C erkennbar, dass isotherm in den Raum 2 eingeblasen wird, d.h., es liegt
ein Lüftungswärmeverlust von 0 vor. Bei steigender Außenlufttemperatur T
AU ergibt sich der Kühlfall.
[0037] Letztlich zeigt das Diagramm der Figur 12 auf der Ordinate den Au-βenluftvolumenstrom,
wobei durch den Kurvenverlauf erkennbar ist, dass bei Außentemperaturen von - 10°C
beispielsweise 240m
3/h zur Verfügung stehen. Unter einer Außentemperatur von - 3°C wird durch die Verschlusseinrichtung
30 der resultierende Außenluftvolumenstrom in den Raum 2 von 600m
3/h kontinuierlich reduziert. Hierdurch wird der Lüftungswärmebedarf an extrem kalten
Tagen vermindert.
[0038] Optional könnte auch eine Regelung des Zuluftvolumenstroms nach dem CO2-Gehalt der
Luft in der Aufenthaltszone des Raumes 2 erfolgen, um den Lüftungswärmebedarf und
somit die Heizkosten im Winter zu minimieren.
1. Verfahren zum Betreiben eines lufttechnischen Geräts zum Klimatisieren eines Raumes
eines Gebäudes oder dergleichen, wobei Zuluft mit Temperaturen in den Raum eingebracht
wird, die eine vorgebbare Zuluftminimaltemperatur nicht unterschreiten, das Gerät
einen ersten und einen zweiten Luftkanal zum Führen von Außenluft, Zuluft, Abluft,
Fortluft und/oder Umluft aufweist, die Luftkanäle eine Querverbindung besitzen sowie
wärmetechnisch mittels einer Wärmerückgewinnungseinrichtung koppelbar sind und mittels
mindestens einer einstellbaren Verschlusseinrichtung verschließbar oder teilweise
oder ganz zu öffnen sind und dabei die Querverbindung ganz geöffnet oder teilweise
oder ganz geschlossen wird, und ein Bypass vorgesehen ist, der mittels einer einstellbaren
Verschlussvorrichtung verschließbar oder ganz oder teilweise zu öffnen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass - ausgehend von ganz geöffneten Luftkanälen (5,6) und geschlossener Querverbindung
(29) sowie ganz geöffnetem Bypass (22) - bei abnehmenden Außenlufttemperaturen folgende
Maßnahmen in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden:
1. mittels der Verschlussvorrichtung (24) wird der Bypass (22) so weit geschlossen,
dass die Zuluft die Zuluftminimaltemperatur nicht unterschreitet,
2. bei noch weiter sinkenden Außentemperaturen werden mittels der Verschlusseinrichtung
(30) die Luftkanäle (5,6) so weit geschlossen und dadurch die Querverbindung (29)
so weit geöffnet, dass die Temperaturen der Fortluft eine vorgebbare Fortluftminimaltemperatur
nicht unterschreitet, wobei gleichzeitig mittels der Verschlussvorrichtung (24) der
Bypass (22) so eingestellt wird, dass weiterhin die Zuluft die Zuluftminimaltemperatur
nicht unterschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (1) - bis auf den gegebenenfalls erfolgenden Betrieb der Wärmerückgewinnungseinrichtung
(7) - keine thermische Behandlung der jeweiligen Luft vornimmt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Raum (2) zumindest zeitweise eine Raumheizung (37) betrieben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellen der Verschlusseinrichtung (30) und/oder der Verschlussvorrichtung
(24) gesteuert und/oder geregelt erfolgt/erfolgen.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (32) das Einstellen der Verschlusseinrichtung
(30) und/oder der Verschlussvorrichtung (24) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels an der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (32) angeschlossenen Sensoren die
Temperatur der Zuluft und die Temperatur der Fortluft ermittelt und in Abhängigkeit
der ermittelnden Temperaturen die Verschlusseinrichtung (30) und/oder die Verschlussvorrichtung
(24) eingestellt wird/werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass (22) als Zuluftbypass (23) und/oder als Abluftbypass wirkend verwendet
wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querverbindung (29) - zur Strömungsrichtung der Außenluft betrachtet - stromaufwärts
zur Wärmerückgewinnungseinrichtung (7) ausgebildet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuluftminimaltemperatur im Bereich von 15°C bis 21 °C liegt, insbesondere etwa
17°C beträgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fortluftminimaltemperatur > 0°C, insbesondere etwa 2°C, beträgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenströme der Luftfördereinrichtungen (18,19) mit schließender Verschlusseinrichtung
(30) zur zumindest teilweisen Erhaltung des Außenluftvolumenstroms angehoben werden.
12. Lufttechnisches Gerät (1) zum Klimatisieren eines Raumes (2) eines Gebäudes oder dergleichen,
mit einem ersten und einem zweiten Luftkanal (5,6), einer Querverbindung (29) zwischen
den Luftkanälen (5,6), einer Wärmerückgewinnungseinrichtung (7), einer Verschlusseinrichtung
(30), einem Bypass (22), einer Verschlussvorrichtung (24) und einer Steuer- und/oder
Regeleinrichtung (32) und Sensoren zur Temperaturermittlung, zur Durchführung des
Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
13. Raum (2) eines Gebäudes oder dergleichen, mit einem lufttechnischen Gerät (1) nach
einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder mit einem lufttechnischen Gerät
(1), betrieben nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.
14. Raum nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens eine Raumheizung (37) aufweist.